Вариант 3, страница 70 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Щелочные металлы — это химические элементы главной подгруппы (А-группы) I группы периодической системы: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Из предложенных вариантов к щелочным металлам относится калий (K).

Ответ: в) K

2. Одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне имеют элементы, расположенные в одной группе (главной подгруппе) периодической системы.

• а) H (1 группа) – 1 электрон; He (8 группа) – 2 электрона.
• б) Ca (2 группа) – 2 электрона; He (8 группа) – 2 электрона.
• в) N (5 группа) – 5 электронов; As (5 группа) – 5 электронов.
• г) C (4 группа) – 4 электрона; Se (6 группа) – 6 электронов.

Пары с одинаковым числом внешних электронов - это (б) и (в). Однако, химически подобными являются элементы одной группы, так как у них одинаковая структура внешнего электронного слоя. Азот (N) и мышьяк (As) оба находятся в VA группе и имеют по 5 электронов на внешнем уровне, что определяет их сходные химические свойства. Кальций (Ca) и гелий (He) хотя и имеют по 2 внешних электрона, относятся к разным типам элементов (щелочноземельный металл и инертный газ) и находятся в разных группах. Поэтому наиболее корректным ответом является пара элементов-аналогов.

Ответ: в) N и As

3. Алюминий (Al) находится в периодической системе под номером 13. Это означает, что заряд его ядра равен +13, а в атоме содержится 13 электронов. Эти электроны распределяются по трем энергетическим уровням: на первом — 2 электрона, на втором — 8 электронов, на третьем (внешнем) — 3 электрона. Таким образом, электронная схема атома алюминия: 2e⁻, 8e⁻, 3e⁻.

Ответ: б) 2e⁻, 8e⁻, 3e⁻

4. Число протонов в ядре атома химического элемента определяется его порядковым номером в периодической системе. Сера (S) имеет порядковый номер 16. Следовательно, в ядре любого атома серы, включая нуклид $^{36}$S, содержится 16 протонов. Верхний индекс 36 обозначает массовое число (сумму протонов и нейтронов).

Ответ: г) 16

5. Амфотерными называют вещества, способные проявлять как кислотные, так и основные свойства.

• CO – несолеобразующий оксид.
• Na₂O – основный оксид.
• ZnO – амфотерный оксид. Он реагирует и с кислотами (например, $ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O$), и со щелочами (например, $ZnO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$).
• P₂O₅ – кислотный оксид.

Ответ: в) ZnO

6. Рассмотрим каждое утверждение:

• а) неверно. Элементы расположены в порядке увеличения заряда ядра.
• б) верно. Атомы элементов IА группы (щелочные металлы) имеют на внешнем уровне один s-электрон, что обуславливает их схожие химические свойства (например, они все являются сильными восстановителями).
• в) неверно. Число нейтронов не является периодическим свойством и может различаться даже у атомов одного элемента (изотопы).
• г) неверно. В главных группах находятся как металлы (например, K, Ca, Al), так и неметаллы (например, C, O, Cl).

Ответ: б) атомы элементов IА группы имеют подобные свойства;

7. Изменение свойств оксидов от кислотных к основным происходит при движении по периоду справа налево или по группе сверху вниз.

• а) MgO (основный) → Al₂O₃ (амфотерный) → SiO₂ (кислотный) → P₂O₅ (кислотный) — от основных к кислотным.
• б) B₂O₃ → SiO₂ → CO₂ → SO₃ — усиление кислотных свойств.
• в) N₂O₅ (кислотный) → CO₂ (кислотный) → B₂O₃ (слабокислотный) → Li₂O (основный) — ослабление кислотных свойств и усиление основных. Этот ряд соответствует условию.
• г) BeO (амфотерный) → CaO (основный) → Al₂O₃ (амфотерный) → B₂O₃ (кислотный) — нет четкой закономерности.

Ответ: в) N₂O₅ – CO₂ – B₂O₃ – Li₂O

8. 1) Укажите символ элемента, если формула его высшего оксида Э₂О₇.

Формула высшего оксида Э₂О₇ указывает на то, что элемент (Э) проявляет высшую степень окисления +7. Это характерно для элементов VIIA группы. Элемент VIIA группы, находящийся в третьем периоде, — это хлор (Cl).

Ответ: Cl

2) Составьте формулу высшего гидроксида этого элемента.

Высшему оксиду хлора Cl₂O₇ соответствует высший гидроксид — хлорная кислота, которая является сильной кислотой. Её формула — HClO₄.

Ответ: HClO₄

9. 1) Химический элемент массой 1,32 г содержит 3,311 · 10²² атомов. Назовите этот элемент.

Дано:

$m = 1,32 \text{ г}$

$N = 3,311 \cdot 10^{22}$

$N_A = 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$ (постоянная Авогадро)

Найти:

Химический элемент

Решение:

1. Найдем количество вещества ($\nu$) по формуле: $\nu = \frac{N}{N_A}$

$\nu = \frac{3,311 \cdot 10^{22}}{6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 0,055 \text{ моль}$

2. Найдем молярную массу ($M$) элемента по формуле: $M = \frac{m}{\nu}$

$M = \frac{1,32 \text{ г}}{0,055 \text{ моль}} = 24 \text{ г/моль}$

3. Молярная масса численно равна относительной атомной массе. Элемент с относительной атомной массой, близкой к 24, — это магний (Mg).

Ответ: Магний (Mg)

2) Укажите число протонов и нейтронов в ядре атома данного химического элемента.

Магний (Mg) имеет порядковый номер 12, следовательно, число протонов в ядре равно 12. Наиболее распространенным изотопом магния является $^{24}$Mg, массовое число которого равно 24. Число нейтронов находим как разность массового числа и числа протонов: $N = 24 - 12 = 12$.

Ответ: 12 протонов, 12 нейтронов

3) Составьте электронную схему атома элемента.

Атом магния (Z=12) имеет 12 электронов, которые распределены по трем энергетическим уровням: 2 электрона на первом, 8 на втором и 2 на третьем.

Ответ: 2e⁻, 8e⁻, 2e⁻

10. 1) Определите химический элемент, если известно, что он располагается во IIА группе, а массовая доля кислорода в его оксиде составляет 28,57 %.

Дано:

Элемент $\in$ IIA группе

$\omega(O) = 28,57\% = 0,2857$

Найти:

Химический элемент (Э)

Решение:

1. Элемент находится во IIA группе, значит, его валентность в оксиде равна II. Формула оксида — ЭО.

2. Массовая доля кислорода в оксиде рассчитывается по формуле:

$\omega(O) = \frac{Ar(O)}{Mr(ЭО)} = \frac{Ar(O)}{Ar(Э) + Ar(O)}$

3. Подставим известные значения и решим уравнение относительно $Ar(Э)$:

$0,2857 = \frac{16}{Ar(Э) + 16}$

$Ar(Э) + 16 = \frac{16}{0,2857}$

$Ar(Э) + 16 \approx 56$

$Ar(Э) \approx 56 - 16 = 40$

4. Элемент с относительной атомной массой 40, находящийся во IIA группе — это кальций (Ca).

Ответ: Кальций (Ca)

2) Составьте электронную схему атома химического элемента и укажите число электронов, недостающих до завершения внешнего электронного слоя.

Кальций (Ca) имеет порядковый номер 20. Его 20 электронов распределены по четырем энергетическим уровням: 2, 8, 8, 2. Внешний (четвертый) электронный слой содержит 2 электрона. Для его завершения (до 8 электронов по правилу октета) необходимо еще $8 - 2 = 6$ электронов.

Ответ: Электронная схема: 2e⁻, 8e⁻, 8e⁻, 2e⁻. До завершения внешнего электронного слоя не хватает 6 электронов.

3) Составьте химическую формулу гидроксида данного элемента. Укажите характер свойств гидроксида.

Кальций — двухвалентный металл. Его гидроксид имеет формулу Ca(OH)₂. Гидроксид кальция (гашеная известь) является сильным основанием, то есть проявляет основные свойства (относится к щелочам).

Ответ: Формула гидроксида — Ca(OH)₂. Характер свойств — основный (щелочь).

4) Составьте уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: гидроксид элемента → оксид элемента → сульфат элемента.

Цепочка превращений для кальция: Ca(OH)₂ → CaO → CaSO₄.

1. Разложение гидроксида кальция при нагревании:

$Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaO + H_2O$

2. Реакция основного оксида кальция с серной кислотой:

$CaO + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + H_2O$

Ответ:

$Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaO + H_2O$

$CaO + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + H_2O$